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综合力量检测四
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．暖宝宝是市场上常见的热敷、止痛、消肿贴剂。它由原料层、明胶层、无纺布袋层三部分组成，其中原料是由铁、石墨、活性炭、无机盐等合成的聚合物，构成了原电池，其中铁作( )
A．正极 B．负极
C．阴极 D．阳极
答案 B
解析 由题意知Fe、石墨、无机盐形成了原电池，铁在原电池中作负极。
2．对外加电流的金属爱护中，下列叙述正确的是( )
A．被爱护的金属与电源的正极相连
B．被爱护的金属与电源的负极相连
C．在被爱护的金属表面上发生氧化反应
D．被爱护的金属为阴极，其表面上发生氧化反应
答案 B
解析 外加电流的金属爱护法依据的是电解池的原理，被爱护的金属与电源的负极相连，作阴极，发生还原反应，故只有B项正确。
3．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是( )
A．充电时作阳极，放电时作正极
B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极
D．充电时作阴极，放电时作正极
答案 A
解析 铅蓄电池是常见的二次电池，充电时电极反应是放电时电极反应的逆过程。放电时正极得到电子发生还原反应作正极，充电时则失去电子发生氧化反应作阳极。
4．在电解质溶液中插入M、N电极，并连接直流电源进行电解，可以看到两极上均有气泡产生，电解后测定电解质溶液，其H＋浓度无变化。符合这些条件的是( )
A．两个电极均为铁片，M是阴极，电解质溶液是0.4%的NaOH溶液
B．两个电极均为石墨，M是阳极，电解质溶液是0.4%的H2SO4溶液
C．两个电极均为石墨，M是阳极，电解质溶液是0.4%的KOH溶液
D.m是铁片，作阴极，N是石墨，电解质溶液是0.4%的KNO3溶液
答案 D
解析 由电解原理可知，A项中Fe作阳极时失去电子，不会产生气体，不符合题意；B项中电解水，H2SO4浓度增加，不符合题意；C项电解KOH时也是电解水，KOH浓度增大即c(OH－)增大，故c(H＋)减小，不符合题意；D项中虽电解水，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，c(H＋)不发生变化。
5．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( )
A．电解饱和食盐水，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电池正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
答案 A
解析 氢氧燃料电池的正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；钢铁发生电化学腐蚀时负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
6．将a、b、c、d 4种金属两两连接浸入电解质溶液中，组成4个原电池(如图)：
①中a极发生氧化反应 ②中电流由b到c ③中c极质量增加 ④中a极有大量气泡，则4种金属的活泼性由强到弱的挨次为( )
A．d＞a＞c＞b B．d＞c＞a＞b
C．b＞d＞c＞a D．a＞d＞b＞c
答案 A
解析 原电池中负极失电子，发生氧化反应，不断溶解；正极上得电子，发生还原反应，会产生气泡或质量增加。
7．我国第五套人民币的一元硬币材质为铜芯镀银，依据把握的电镀原理，你认为硬币制作时，铜芯应做( )
A．阴极 B．阳极
C．正极 D．负极
答案 A
解析 电镀时，待镀金属制品作阴极，把镀层金属做阳极。本题是在铜上镀银，故铜芯应做阴极。
8．有如下两个反应：
①2HClH2＋Cl2 ②2HClH2↑＋Cl2↑
关于这两个反应的叙述中错误的是( )
A．①②两反应都是氧化还原反应
B．①②两反应中的能量转换方式都是热能转变为化学能
C．②反应是电能转变为化学能
D．①反应是热能转变为化学能
答案 B
解析 ①、②两反应均是氧化还原反应，A项正确；①是热能转化为化学能，D项正确；②是电能转化为化学能，C项正确，B项错误。
9．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )
①Fe2＋转化为Fe3＋ ②O2被还原 ③产生 H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤杂质碳被氧化
A．①② B．②③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
答案 C
解析 在钢铁腐蚀中铁作负极发生氧化反应，依据电解质溶液的酸性强弱可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，而碳作正极，只起到电极作用，碳不参与反应。
10．有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源。它依靠人体内含有肯定浓度的溶解氧进行工作，下列叙述中错误的是( )
A．Pt是正极
B．负极反应：Zn－2e－===Zn2＋
C．正极反应：2H＋＋2e－===H2↑
D．正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
答案 C
解析 Zn、Pt形成的原电池Zn作负极，Pt作正极，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，只有C项错误。
11．如下图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是( )
A．电流表指针不发生偏转
B．Al、Pt两极有H2产生
C．甲池pH增大，乙池pH减小
D．Mg、C两极生成的气体在肯定条件下可以恰好完全反应
答案 D
解析 依据题给信息闭合S后，甲池为原电池，乙池为电解池。电流表指针发生偏转，A项错；Al电极作负极，Al溶解，不产生H2，B项错；甲池发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，pH减小，乙池电解水后，NaOH溶液浓度增大，pH增大，C项错；甲池中Mg作正极产生H2，乙池中C极作阳极产生O2，当有4mol电子通过电路时，Mg极产生2mol H2，C极产生1mol O2，二者在肯定条件下恰好完全反应，D项正确。
12．用石墨电极电解含有肯定量重水(D2O)的水(H2O)，下列说法正确的是( )
A．相同状况下两电极上产生的气体体积之比为2:1
B．两电极产生的气体质量之比为8:1
C．相同状况下两电极上产生的气体体积之比为4:1
D．若两电极上产生的气体质量为16:3，则D2O与H2O的物质的量之比为2:1
答案 A
解析 电解重水和水的反应方程式为：2D2O2D2↑＋O2↑，2H2O2H2↑＋O2↑，只要电路中通过肯定量的电子，两极上产生H2和D2与O2的物质的量之比均为2:1，在相同状况下体积比为2:1，但质量比不为8:1，则A项正确，B、C项错误；依据反应方程式可知当两电极上产生的气体质量为16:3时D2O与H2O的物质的量之比为1:1，D项错误。
13．某同学为完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应设计了如图所示的四个试验，你认为可行的试验的是( )
答案 D
解析 依据金属活动挨次表Ag不能置换出盐酸中的氢，故该反应不是自发进行的。不能设计为原电池，B项不行行；设计为电解池应Ag作阳极，盐酸作电解质溶液，D项可行。
14．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是( )
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3 D．Na2SO4
答案 A
解析 电解NaOH、H2SO4、Na2SO4的溶液，都是电解水，其结果会使溶液浓度增大，增大浓度后，NaOH的c(OH－)增大，所以其pH值增大，A项对。而电解AgNO3溶液会生成Ag和HNO3，pH值减小。
15．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、转变能源结构，削减环境污染、促进经济进展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施。
下列分析不正确的是( )
A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续进展
C．上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极
D．光伏发电池能量转化方式是太阳能直接转变为电能
答案 C
解析 在原电池的外电路中，电流由正极流向负极，由图中的电流方向可推断A为负极。
16．用石墨作电极电解3mol·L－1KCl和0.5mol·L－1Al2(SO4)3的1 L混合溶液时，下图电解变化曲线合理的是( )
答案 D
解析 电解时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
3mol 3mol
阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑
3mol 3mol
3mol H＋放电时产生了3mol OH－，
Al3＋ ＋ 3OH－===Al(OH)3
1mol 3mol
Al3＋恰好与OH－完全反应生成Al(OH)3沉淀，剩余溶液为K2SO4溶液，故选D项。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5道题，共52分)
17．(8分)某校化学爱好小组同学，利用下列装置探究pH试纸上的微型电解。
(1)
如图，取一条广泛pH试纸，浸润了饱和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上，取两只回形针(铁制)夹住试纸两端，另取导线、鳄鱼夹、6 V电池连接好电路。
当两根鳄鱼夹夹住回形针后，试纸上马上消灭以下现象：
阳极回形针处很快消灭大片红棕色；阴极四周快速呈现大片蓝紫色，对比比色卡发觉其pH约为13。
①如图，右端回形针为__________极(填“阴”或“阳”)；阴极试纸上消灭大片蓝紫色的缘由是(用反应式结合文字表示)：______
___________________________________________________。
②推想阳极回形针处消灭的红棕色物质可能是__________(写化学式)。
(2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极，对pH试纸上的Na2SO4溶液电解，可见阳极与试纸接触处呈现__________色圆点，而在阴极与试纸接触处呈现__________色圆点，说明白电解硫酸钠饱和溶液的实质是：_______________________________(用方程式表示)。
答案 (1)①阳 2H＋＋2e－===H2↑，使水的电离平衡右移，c(OH－)增大，阴极四周呈碱性 ②Fe2O3
(2)红 蓝 2H2O2H2↑＋O2↑
解析 (1)右端回形针电池的正极相连，作阳极，电解硫酸钠溶液时，阴极H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，使溶液中OH－浓度增大，阴极四周呈碱性，试纸变为蓝紫色。右端回形针(铁制)作阳极，回形针被腐蚀，推想消灭的红棕色物质为Fe2O3。
(2)铅笔芯的成分含有石墨，以铅笔芯(石墨)作电极，电解Na2SO4溶液，阳极OH－放电，H＋浓度增大，阳极四周显酸性，pH试纸变红，阴极H＋放电，OH－浓度增大，阴极四周显碱性，pH试纸变蓝，电解硫酸钠溶液，实质是电解水。
18．(10分)用铂电极电解氢氧化钠溶液，测定两极逸出气体的体积，记录如下表：
时间/min
气体体积/mL
1
2
3
4
5
6
7
8
阴极生成的气体
6
12
20
29
39
49
59
阳极生成的气体
2
4
7
11
16
21
26
31
(1)完成有关的电极反应式：阴极_______________________，
阳极______________________。
(2)完成电解池总反应方程式__________________________。
(3)开头电解阶段两极产生气体的体积比不符合理论比值的缘由是______________________________________。
(4)自第______________分钟起阴极与阳极产生气体的体积比符合理论的比值。
答案 (1)4H＋＋4e－===2H2↑
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)2H2O2H2↑＋O2↑
(3)开头阶段O2、H2在水中的溶解未达到饱和，O2在水中的溶解度比H2大
(4)4
解析 本题一看好像与我们所学学问不相符，我们争辩的是理论，与实际上有偏差。电解NaOH溶液实际上是电解水，阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生4H＋＋4e－===2H2↑，开头时由于H2、O2在溶液中只有达到饱和才能逸出，而且O2的溶解度比H2的还大，所以开头V(H2)V(O2)＞2:1，等二者均达到饱和后才能使V(H2)V(O2)＝2:1。
19．(10分)新型高效的甲烷燃料电池接受铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某争辩小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解试验，如图所示。
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为____________、
______________；
(2)闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是__________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为__________；
(3)若每个电池的甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为__________ L(标准状况)．
答案 (1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(2)H2
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C 4
解析 本题考查了原电池、电解池的工作原理。(1)依据题意该燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，总反应式减去正极反应式，可得负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
(2)三个池中前两个为串联的电源，通入CH4的电极为负极，与其相连的电极b为电解池的阴极，产生的气体为H2。
(3)1mol甲烷发生反应失去8mol电子。在串联电路中各电极转移电子数相等，故计算电子传递的电量，应用一个燃料电池的甲烷量计算，故理论上通过的电量为×8×96500 C·mol－1＝3.45×104 C。甲烷的失电子数是等物质的量的Cl－失电子数的8倍，计算可得Cl2 4 L(标准状况)。
20．(14分)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应_________________，负极反应_________________。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·L－1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的试验步骤：________________________________。
氢氧化物开头沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3＋
1.9
3.2
Fe2＋
7.0
9.0
Cu2＋
4.7
6.7
供应的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu
(4)某科研人员发觉劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表供应的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳试验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式_____________、_______________。
劣质不锈钢腐蚀的试验现象：__________________________。
答案 (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图
正极反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋)
负极反应：Cu===Cu2＋＋2e－(或Cu－2e－===Cu2＋)
(3)①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO调整溶液的pH至3.2～4.7；③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O CuSO4＋Fe＝FeSO4＋Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成
解析 (2)依据氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计原电池，负极发生氧化反应，Cu失电子作负极，正极选择比Cu活动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为FeCl3溶液。
(3)依据表中的数据知如用直接沉淀法，Cu2＋也被消耗。依据供应的试剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调整溶液的pH，为了不引入新的杂质离子，选择CuO而不选NaOH溶液。
(4)不锈钢的主要成分是Fe，由题中劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显，再依据供应的试剂可知首先要制备出盐溶液，选择硫酸和CuO制备出硫酸铜溶液，再依据Fe和硫酸铜发生置换反应设计出试验。
21．(10分)某同学利用下面试验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。
依据试验步骤依次回答下列问题：
(1)导线中电子流向为__________(用a、b表示)；
(2)写出装置中镀锌电极上的电极反应式：_______________；
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为__________；(不许用“NA”表示)；
(4)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向向表述正确的是__________。
A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右烧杯移动
B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K＋、Cl－几乎不移动
(5)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀，还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的__________(填代号)。
A．NaOH B．Zn
C．Fe D．H2SO4
答案 (1)由a到b(或a→b)
(2)Zn－2e－===Zn2＋
(3)1.204×1022
(4)B
(5)B
解析 在该原电池中负极为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极为铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当铜电极增加0.64 g时，转移电子(由a到b)为×6.02×1023mol－1×2＝1.204×1022，盐桥中K＋向正极区(右侧烧杯)移动，Cl－向负极区(左侧烧杯)移动。除去ZnSO4中的杂质Cu2＋，且不引入新的杂质，所以可选择Zn，发生反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过量的Zn及生成的Cu过滤可除去。
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